1.緣起

　　關(guān)于PHP，很多人的直觀感覺是PHP是一種靈活的腳本語(yǔ)言，庫(kù)類豐富，使用簡(jiǎn)單，安全，非常適合WEB開發(fā)，但性能低下。PHP的性能是否真 的就如同大家的感覺一樣的差呢？本文就是圍繞這么一個(gè)話題來進(jìn)行探討的。從源碼、應(yīng)用場(chǎng)景、基準(zhǔn)性能、對(duì)比分析等幾個(gè)方面深入分析PHP之性能問題，并通 過真實(shí)的數(shù)據(jù)來說話。

　　2.從原理分析PHP性能

　　從原理分析PHP的性能，主要從以下幾個(gè)方面：內(nèi)存管理、變量、函數(shù)、運(yùn)行機(jī)制來進(jìn)行分析。

　　2.1內(nèi)存管理

　　類似Nginx的內(nèi)存管理方式，PHP在內(nèi)部也是基于內(nèi)存池，并且引入內(nèi)存池的生命周期概念。在內(nèi)存池方面，PHP對(duì)PHP腳本和擴(kuò)展的所有內(nèi) 存相關(guān)操作都進(jìn)行了托管。對(duì)大內(nèi)存和小內(nèi)存的管理采用了不同的實(shí)現(xiàn)方式和優(yōu)化，具體可以參考以下文檔：https://wiki.php.net /internals/zend_mm。在內(nèi)存分配和回收的生命周期內(nèi)，PHP采用一次初始化申請(qǐng)+動(dòng)態(tài)擴(kuò)容+內(nèi)存標(biāo)識(shí)回收機(jī)制，并且在每次請(qǐng)求結(jié)束后直 接對(duì)內(nèi)存池進(jìn)行重新mask。

　　2.2變量

　　總所周知，PHP是一種弱變量類型的語(yǔ)言，所以在PHP內(nèi)部，所有的PHP變量都對(duì)應(yīng)成一種類型Zval，其中具體定義如下：

圖一PHP變量

　　在變量方面，PHP做了大量的優(yōu)化工作，比如說Reference counting和copy on  writer機(jī)制。這樣能夠保證內(nèi)存使用上的優(yōu)化，并且減少內(nèi)存拷貝次數(shù)（請(qǐng)參考http://blog.xiuwz.com/2011/11/09  /php-using-internal-zval/）。在數(shù)組方面，PHP內(nèi)部采用高效的hashtable來實(shí)現(xiàn)。

　　2.3函數(shù)

　　在PHP內(nèi)部，所有的PHP函數(shù)都回轉(zhuǎn)化成內(nèi)部的一個(gè)函數(shù)指針。比如說擴(kuò)展中函數(shù)

　　ZEND_FUNCTION ( my_function );//類似function my_function(){}

　　在內(nèi)部展開后就會(huì)是一個(gè)函數(shù)

　　void zif_my_function ( INTERNAL_FUNCTION_PARAMETERS );

　　void zif_my_function(

　　int ht,

　　zval * return_value,

　　zval * this_ptr,

　　int return_value_used,

　　zend_executor_globals * executor_globals

　　);

　　從這個(gè)角度來看，PHP函數(shù)在內(nèi)部也是對(duì)應(yīng)一個(gè)函數(shù)指針。

　　2.4運(yùn)行機(jī)制

　　在話說PHP性能的時(shí)候，很多人都會(huì)說“C/C++是編譯型，JAVA是半編譯型，PHP是解釋型”。也就是說PHP是先動(dòng)態(tài)解析再代碼運(yùn)行的，所以從這個(gè)角度來看，PHP性能必然很差。

　　的確，從PHP腳本運(yùn)行來輸出，的確是一個(gè)動(dòng)態(tài)解析再代碼運(yùn)行的過程。具體來說，PHP腳本的運(yùn)行機(jī)制如下圖所示：

圖二 PHP運(yùn)行機(jī)制

　　PHP的運(yùn)行階段也分成三個(gè)階段：

　　Parse。語(yǔ)法分析階段。

　　Compile。編譯產(chǎn)出opcode中間碼。

　　Execute。運(yùn)行，動(dòng)態(tài)運(yùn)行進(jìn)行輸出。

　　所以說，在PHP內(nèi)部，本身也是存在編譯的過程。并且據(jù)此產(chǎn)生了大量的opcode  cache工具，比如說apc、eacc、xcache等等。這些opcode cache在生產(chǎn)環(huán)境基本上在標(biāo)配?；趏pcode  cache，能到做到“PHP腳本編譯一次，多次運(yùn)行”的效果。從這點(diǎn)上，PHP就和JAVA的半編譯機(jī)制非常類似。

　　所以，從運(yùn)行機(jī)制上來看，PHP的運(yùn)行模式和JAVA是非常類似的，都是先產(chǎn)生中間碼，然后運(yùn)行在不同虛擬機(jī)上。

　　2.5動(dòng)態(tài)運(yùn)行

　　從上面的幾個(gè)分析來看，PHP在內(nèi)存管理、變量、函數(shù)、運(yùn)行機(jī)制等幾個(gè)方面都做了大量的工作，所以從原理來看，PHP不應(yīng)該存在性能問題，性能至少也應(yīng)該和Java比較接近。

　　這個(gè)時(shí)候就不得不談PHP動(dòng)態(tài)語(yǔ)言的特性所帶來的性能問題了，由于PHP是動(dòng)態(tài)運(yùn)行時(shí)，所以所有的變量、函數(shù)、對(duì)象調(diào)用、作用域?qū)崿F(xiàn)等等都是在 執(zhí)行階段中才確定的。這個(gè)從根本上決定了PHP性能中很難改變的一些東西：在C/C++等能夠在靜態(tài)編譯階段確定的變量、函數(shù)，在PHP中需要在動(dòng)態(tài)運(yùn)行 中確定，也就決定了PHP中間碼不能直接運(yùn)行而需要運(yùn)行在Zend Engine上。

　　說到PHP變量的具體實(shí)現(xiàn)，又不得不說一個(gè)東西了：Hashtable。Hashtable可以說在PHP靈魂之一，在PHP內(nèi)部廣泛用到，包含變量符號(hào)棧、函數(shù)符號(hào)棧等等都是基于hashtable的。

　　以PHP變量為例來說明下PHP的動(dòng)態(tài)運(yùn)行特點(diǎn)，比如說代碼：

　　<?php

　　$var = “hello, blog.xiuwz.com”;

　　?>

　　該代碼的執(zhí)行結(jié)果就是在變量符號(hào)棧（是一個(gè)hashtable）中新增一個(gè)項(xiàng)

　　當(dāng)要使用到該變量時(shí)候，就去變量符合棧中去查找（也就是變量調(diào)用對(duì)出了一個(gè)hash查找的過程）。

　　同樣對(duì)于函數(shù)調(diào)用也基本上類似有一個(gè)函數(shù)符號(hào)棧（hashtable）。

　　其實(shí)關(guān)于動(dòng)態(tài)運(yùn)行的變量查找特點(diǎn)，在PHP的運(yùn)行機(jī)制中也能看出一些。PHP代碼通過解釋、編譯后的流程下圖：

圖3 PHP運(yùn)行實(shí)例

　　從上圖可以看出，PHP代碼在compile之后，產(chǎn)出的了類符號(hào)表、函數(shù)符號(hào)表、和OPCODE。在真正執(zhí)行的時(shí)候，zend Engine會(huì)根據(jù)op code去對(duì)應(yīng)的符號(hào)表中進(jìn)行查找，處理。

　　從某種程度上，在這種問題的上，很難找到解決方案。因?yàn)檫@是由于PHP語(yǔ)言的動(dòng)態(tài)特性所決定的。但是在國(guó)內(nèi)外也有不少的人在尋找解決方案。因?yàn)?通過這樣，能夠從根本上完全的優(yōu)化PHP。典型的列子有facebook的hiphop(https://github.com/facebook /hiphop-php)。

　　2.6結(jié)論

　　從上面分析來看，在基礎(chǔ)的內(nèi)存管理、變量、函數(shù)、運(yùn)行機(jī)制方面，PHP本身并不會(huì)存在明顯的性能差異，但由于PHP的動(dòng)態(tài)運(yùn)行特性，決定了 PHP和其他的編譯型語(yǔ)言相比，所有的變量查找、函數(shù)運(yùn)行等等都會(huì)多一些hash查找的CPU開銷和額外的內(nèi)存開銷，至于這種開銷具體有多大，可以通過后 續(xù)的基準(zhǔn)性能和對(duì)比分析得出。

　　因此，也可以大體看出PHP不太適合的一些場(chǎng)景：大量計(jì)算性任務(wù)、大數(shù)據(jù)量的運(yùn)算、內(nèi)存要求很嚴(yán)格的應(yīng)用場(chǎng)景。如果要實(shí)現(xiàn)這些功能，也建議通過擴(kuò)展的方式實(shí)現(xiàn)，然后再提供鉤子函數(shù)給PHP調(diào)用。這樣可以減低內(nèi)部計(jì)算的變量、函數(shù)等系列開銷。

　　3.基準(zhǔn)性能

　　對(duì)于PHP基準(zhǔn)性能，目前缺少標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。大多數(shù)同學(xué)都存在感性的認(rèn)識(shí)，有人認(rèn)為800QPS就是PHP的極限了。此外，對(duì)于框架的性能和框架對(duì)性能的影響很沒有響應(yīng)的權(quán)威數(shù)字。

　　本章節(jié)的目的是給出一個(gè)基準(zhǔn)的參考性能指標(biāo)，通過數(shù)據(jù)給大家一個(gè)直觀的了解。

　　具體的基準(zhǔn)性能有以下幾個(gè)方面：

　　1.裸PHP性能。完成基本的功能。

　　2.裸框架的性能。只做最簡(jiǎn)單的路由分發(fā)，只走通核心功能。

　　3.標(biāo)準(zhǔn)模塊的基準(zhǔn)性能。所謂標(biāo)準(zhǔn)模塊的基準(zhǔn)性能，是指一個(gè)具有完整服務(wù)模塊功能的基準(zhǔn)性能。

　　3.1環(huán)境說明

　　測(cè)試環(huán)境：

                               　　Uname -aPnux db-forum-test17.db01.baidu.com  2.6.9_5-7-0-0 #1 SMP Wed Aug 12 　　　17:35:51 CST 2009 x86_64 x86_64  x86_64 GNU/Pnux              

　　Red Hat Enterprise Pnux AS release 4 (Nahant Update 3)

　　8  Intel(R) Xeon(R) CPU           E5520  @ 2.27GHz

　　軟件相關(guān)：

                               　　Nginx：nginx version: nginx/0.8.54  built by gcc 3.4.5 20051201 (Red Hat 3.4.5-2)              

　　Php5：（采用php-fpm）

　　PHP 5.2.8 (cP) (built: Mar  6 2011 17:16:18)

　　Copyright (c) 1997-2008 The PHP Group

　　Zend Engine v2.2.0, Copyright (c) 1998-2008 Zend Technologies

　　with eAccelerator v0.9.5.3, Copyright (c) 2004-2006 eAccelerator, by eAccelerator

　　bingo2：

　　PHP框架。

　　其他說明：

　　目標(biāo)機(jī)器的部署方式：nginx->php-fpm->php腳本。

　　測(cè)試壓力機(jī)器和目標(biāo)機(jī)器獨(dú)立部署。

　　3.2裸PHP性能

　　最簡(jiǎn)單的PHP腳本。

　　<?php

　　require_once ‘./actions/indexAction.php’;

　　$objAction = new indexAction();

　　$objAction->init();

　　$objAction->execute();

　　?>

　　Acitons/indexAction.php里面的代碼如下

　　<?php

　　class indexAction

　　{

　　pubPc function execute()

　　{

　　echo ‘hello, world!’;

　　}

　　}

　　?>

　　通過壓力工具測(cè)試結(jié)果如下：

　　3.3裸PHP框架性能

　　為了和3.2的對(duì)比，基于bingo2框架實(shí)現(xiàn)了類似的功能。代碼如下

　　<?php

　　require_once ‘Bingo/Controller/Front.php’;

　　$objFrontController = Bingo_Controller_Front::getInstance(array(

　　‘a(chǎn)ctionDir’ => ‘./actions’,

　　));

　　$objFrontController->dispatch();

　　壓力測(cè)試結(jié)果如下：

　　從該測(cè)試結(jié)果可以看出：框架雖然有一定的消耗，但對(duì)整體的性能來說影響是非常小的。

　　3.4標(biāo)準(zhǔn)PHP模塊的基準(zhǔn)性能

　　所謂標(biāo)準(zhǔn)PHP模塊，是指一個(gè)PHP模塊所必須要具體的基本功能：

　　路由分發(fā)。

　　自動(dòng)加載。

　　LOG初始化&Notice日志打印。所以的UI請(qǐng)求都一條標(biāo)準(zhǔn)的日志。

　　錯(cuò)誤處理。

　　時(shí)間校正。

　　自動(dòng)計(jì)算每個(gè)階段耗時(shí)開銷。

　　編碼識(shí)別&編碼轉(zhuǎn)化。

　　標(biāo)準(zhǔn)配置文件的解析和調(diào)用

　　采用bingo2的代碼自動(dòng)生成工具產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試PHP模塊：test。

　　測(cè)試結(jié)果如下：

　　3.5結(jié)論

　　從測(cè)試數(shù)據(jù)的結(jié)論來看，PHP本身的性能還是可以的?；鶞?zhǔn)性能完全能夠達(dá)到幾千甚至上W的QPS。至于為什么在大多數(shù)的PHP模塊中表現(xiàn)不佳， 其實(shí)這個(gè)時(shí)候更應(yīng)該去找出系統(tǒng)的瓶頸點(diǎn)，而是簡(jiǎn)單的說OK，PHP不行，那我們換C來搞吧。（下一個(gè)章節(jié)，會(huì)通過一些例子來對(duì)比，采用C來處理不見得有特 別的優(yōu)勢(shì)）

　　通過基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，可以得出以下幾個(gè)具體的結(jié)論：

　　1.PHP本身性能也很不錯(cuò)。簡(jiǎn)單功能下能夠達(dá)到5000QPS，極限也能過W。

　　2.PHP框架本身對(duì)性能影響非常有限。尤其是在有一定業(yè)務(wù)邏輯和數(shù)據(jù)交互的情況下，幾乎可以忽略。

　　3.一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的PHP模塊，基準(zhǔn)性能能夠達(dá)到2000QPS（80 cpu idle）。

　　4.對(duì)比分析

　　很多時(shí)候，大家發(fā)現(xiàn)PHP模塊性能不行的時(shí)候，就來一句“ok，我們采用C重寫吧”。在公司內(nèi)，采用C/C++來寫業(yè)務(wù)邏輯模塊的現(xiàn)象到處都有，在前幾年甚至幾乎全部都是采用C來寫。那時(shí)候大家寫的真是一個(gè)痛苦：調(diào)試難、敏捷不要談。